一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统技术方案

本发明专利技术涉及功率与数据无线并行传输技术领域，具体公开了一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，将发射导轨设计为包括等距离顺序排置的N个发射器，N≥3；每个发射器包括串联连接的第一Q型线圈、第一DD型线圈和第二DD型线圈；当前发射器的第二DD型线圈置于当前发射器的第一Q型线圈的中空区域中；当前发射器的第一DD型线圈置于前一个发射器的第二DD型线圈上，功率通过磁耦合器产生的相对低频的磁场传输，而数据通过由等效寄生电容器组成的高频电场传输，由于磁耦合器、调谐电容器和相应的原副边数据传输电路、原副边控制器、控制开关的精细设计，可以在接收器移动时动态构建功率和数据传输通道，且功率和数据传输之间互不干扰。间互不干扰。间互不干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统


[0001]本专利技术涉及功率与数据无线并行传输
，尤其涉及一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统。

技术介绍

[0002]目前实现无线充电中功率与数据的并行传输主要有三种方法，分别是磁场共享通道式、磁场分离通道式和磁场电场混合式。磁场共享通道式通过调制现有功率通道上的数据，通过功率耦合线圈传输数据，不需额外为信号传输增加耦合机构，但电能传输与信号传输相互干扰较大。磁场分离通道式通过增加一对额外的数据耦合线圈进行数据传输，这种方式虽电能传输与信号传输相互干扰较小，但需额外为信号传输增加耦合机构，因此，部件的数量、尺寸和成本相应地增加。磁场电场混合式通过电场(EF)传输数据，同时通过磁场(MF)传输功率。由于数据传输通道与功率传输通道分离，因此可以大大降低串扰。而且这种方法也不需要额外的线圈来建立数据传输通道，从而节省了额外的板载空间。
[0003]但目前磁场电场混合式只用于静态传输，而动态无线充电因为接收端的动态特性，需要进行特别设计，才能保证在接收端的移动过程中功率和数据的传输质量，目前缺乏这样一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，解决的技术问题在于：如何实现动态无线充电中的功率与数据并行传输。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，设有耦合机构，所述耦合机构包括发射导轨和接收器，其关键在于：所述发射导轨包括等距离顺序排置的N个发射器，N≥3；每个所述发射器包括串联连接的第一Q型线圈、第一DD型线圈和第二DD型线圈；当前所述发射器的第二DD型线圈置于当前所述发射器的第一Q型线圈的中空区域中；当前所述发射器的第一DD型线圈置于前一个所述发射器的第二DD型线圈上；所述接收器包括第二Q型线圈。
[0006]优选的，所述发射导轨还包括位于N个所述发射器下的第一金属板，所述接收器还包括位于所述第二Q型线圈上的第二金属板。
[0007]优选的，位于首段的所述发射器不设置所述第一DD型线圈，位于末段的得到发射器不设置所述第二DD型线圈。
[0008]优选的，所述第一Q型线圈和所述第二Q型线圈大小相同；所述第一DD型线圈和所述第二DD型线圈采用相同的DD型线圈同向叠置。
[0009]优选的，该系统还设有位于原边侧的直流电源、高频逆变器和N个原边补偿电路，N个所述原边补偿电路并联在所述高频逆变器的输出端，N个所述原边补偿电路与N个所述发射器一一对应串联连接；
[0010]该系统还设有与所述第二Q型线圈连接的副边补偿网络。
[0011]优选的，该系统还设有N个控制开关，N个控制开关一一连接在所述高频逆变器的输出端与N个所述原边补偿电路之间。
[0012]优选的，该系统还设有位于副边侧的数据发送电路和位于原边侧的数据接收电路；
[0013]所述数据发送电路连接所述第二金属板和所述第二Q型线圈，用于发送数据；
[0014]所述数据接收电路连接所述第一金属板和每个所述发射器，用于接收数据。
[0015]优选的，该系统还设有位于副边侧连接所述数据发送电路的副边控制器，和位于原边侧连接所述数据接收电路的原边控制器；所述副边控制器用于采集系统输出电压并输入所述数据发送电路，所述数据发射线路用于调制所述系统输出电压生成对应的数据信号，通过所述第二金属板、所述第一金属板、所述第二Q型线圈、带电的所述发射器之间形成的电场耦合通道发送至所述数据接收电路；
[0016]所述数据接收电路对所述数据信号进行解调，并将解调信号输入所述原边控制器，所述原边控制器根据所述解调信号和参考电压生成相应的导通角作用于所述高频逆变器。
[0017]优选的，该系统在每个所述发射器处还设有位置传感器，所述位置传感器检测到所述接收器与自身对应的所述发射器对准时，发送位置对准信号至所述原边控制器，所述原边控制器当收到所述位置对准信号时，则控制下一个所述发射器所对应的所述控制开关闭合，而前一个所述发射器所对应的所述控制开关断开。
[0018]优选的，所述原边补偿电路采用LCC补偿网络，所述副边补偿网络采用串联电容；
[0019]该系统可获得的能量传输输出电压U
L
表示为：
[0020][0021]其中，L
Ti
为第i个发射器连接的原边补偿电路中的补偿线圈，i＝1,2,
…
,N，M
TRS
表示带电的所述发射器和所述接收器之间的总互感。
[0022]本专利技术提供的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，将发射导轨设计为包括等距离顺序排置的N个发射器，每个发射器包括串联连接的第一Q型线圈、第一DD型线圈和第二DD型线圈，当前发射器的第二DD型线圈置于当前发射器的第一Q型线圈的中空区域中；当前所述发射器的第一DD型线圈置于前一个所述发射器的第二DD型线圈上，如此功率(电力/电能)通过磁耦合器(原副边耦合线圈之间)产生的相对低频的磁场传输，而数据通过由等效寄生电容器(原副边线圈之间、原副边金属板之间)组成的高频电场传输，由于磁耦合器、调谐电容器和相应的原副边数据传输电路、原副边控制器、控制开关的精细设计，可以在接收器移动时动态构建功率和数据传输通道，且功率和数据传输之间互不干扰。本系统设置的原副边数据传输电路、原副边控制器，成功地建立了电压输出闭环控制，确保了实时监测、信息交换和稳定的输出调节。在控制逻辑的帮助下，系统在负载变化或输入扰动变化等不同条件下表现出良好的鲁棒性。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统的耦合机构的立体图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的图1所示耦合机构的层次关系图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统的电路结构图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的开关动作(关闭L
P2
和打开L
P4
)的三种连续充电状态图；
[0027]图5为本专利技术实施例提供的数据传输通道的简化电路图；
[0028]图6为本专利技术实施例提供的数据传输电路的等效电路图；
[0029]图7为本专利技术实施例提供的不同的模式下数据传输的典型波形图；
[0030]图8为本专利技术实施例提供的负载R
L
从5Ω变为10Ω并再次返回5Ω时的动态响应图；
[0031]图9为本专利技术实施例提供的当接收器沿着发射导轨移动时系统的动态响应图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图具体阐明本专利技术的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本专利技术的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本专利技术专利保护范围的限制，因为在不脱离本专利技术精神和范围基础上，可以对本专利技术进行许本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，设有耦合机构，所述耦合机构包括发射导轨和接收器，其特征在于：所述发射导轨包括等距离顺序排置的N个发射器，N≥3；每个所述发射器包括串联连接的第一Q型线圈、第一DD型线圈和第二DD型线圈；当前所述发射器的第二DD型线圈置于当前所述发射器的第一Q型线圈的中空区域中；当前所述发射器的第一DD型线圈置于前一个所述发射器的第二DD型线圈上；所述接收器包括第二Q型线圈。2.根据权利要求1所述的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，其特征在于：所述发射导轨还包括位于N个所述发射器下的第一金属板，所述接收器还包括位于所述第二Q型线圈上的第二金属板。3.根据权利要求2所述的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，其特征在于：位于首段的所述发射器不设置所述第一DD型线圈，位于末段的所述发射器不设置所述第二DD型线圈。4.根据权利要求2所述的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，其特征在于：所述第一Q型线圈和所述第二Q型线圈大小相同；所述第一DD型线圈和所述第二DD型线圈采用相同的DD型线圈同向叠置。5.根据权利要求4所述的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，其特征在于：该系统还设有位于原边侧的直流电源、高频逆变器和N个原边补偿电路，N个所述原边补偿电路并联在所述高频逆变器的输出端，N个所述原边补偿电路与N个所述发射器一一对应串联连接；该系统还设有与所述第二Q型线圈连接的副边补偿网络。6.根据权利要求5所述的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，其特征在于：该系统还设有N个控制开关，N个控制开关一一连接在所述高频逆变器的输出端与N个所述原边补偿电路之间。7.根据权利要求6所述的一种应用于动态无线充电的功率与数据并行传输系统，其特征在于：该系统还设有位于副边侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈涛，蒙锋，董金熹，刘浠流，丁惠贤，陈冠霖，苏东，肖静，李小飞，吴晓锐，郑帆，韩帅，林锐，龚文兰，陈绍南，吴宁，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院重庆大学，
类型：发明
国别省市：